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2023 年度 実績報告書

超解像・一分子イメージングによる微小管内腔結合タンパク質の解析

研究課題

研究課題/領域番号 22H02798
配分区分補助金
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

岡田 康志  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (50272430)

研究分担者 神原 丈敏  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 技師 (40451637)
Li Xue (馬場雪)  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (50936507)
伊藤 陽子  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (60584571)
榎 佐和子 (苙口佐和子)  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (50467635)
池崎 圭吾  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (10722960)
池田 一穂  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (20642565)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード微小管 / 微小管内腔結合タンパク質 / 一分子イメージング / 超解像顕微鏡法
研究実績の概要

本研究では、微小管内腔結合タンパク質(microtubule inner proteins, MIPs)について、軸糸微小管以外の細胞質微小管にも存在するのだろうか? また、MIPsが微小管のどこから内腔に進入し、どのように、そしてどのような機能を果たすのか、という問いに答えることを目的としている。
そのために、近接ラベル法により微小管内腔に局在するタンパク質を網羅的に検索する。また、超解像ライブイメージング法、高速高分解能一分子計測とクライオ電子顕微鏡法を組み合わせる。これにより、① 細胞質微小管MIPsの網羅的同定、② MIPsは細胞内のどの微小管のどこから内腔に進入するのか、③ MIPsは細胞内でどのような機能を果たすのか、の3つの問いにアプローチする。
① については、MIPsの網羅的検索のために、微小管内腔側と表面側にビオチン化酵素(TurboID)を導入した細胞をそれぞれ作成し、選択的に微小管内腔側あるいは外側表面を標識し分ける条件の検討を継続している。
② については、MIPs動態計測の基礎として、αTATをモデル系とした蛍光一分子イメージングをin vitro および in vivo で実施した。先行研究では互いに矛盾する2つの結果が報告されている。得られた結果からは、一見矛盾する先行研究の結果について統一的な解釈が示唆された。
③ については、高い分解能でMIPsの微小管に対する局在を可視化するため、ナノメートル分解能の超解像蛍光顕微鏡法の技術開発を継続している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画した研究項目について、当初計画通りの進展が見られる。
一分子イメージングについては、細胞内での計測結果が得られつつあり、想定していた進度を超えて、先行研究の相矛盾する結果の統一解釈を示唆する結果が得
られるなど、一部ではむしろ当初計画を超える進展がみられる。

今後の研究の推進方策

おおむね順調に進捗しているため、当初予定通りに計画を進めていく。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] StayGold variants for molecular fusion and membrane-targeting applications2023

    • 著者名/発表者名
      Ando Ryoko、Shimozono Satoshi、Ago Hideo、Takagi Masatoshi、Sugiyama Mayu、Kurokawa Hiroshi、Hirano Masahiko、Niino Yusuke、Ueno Go、Ishidate Fumiyoshi、Fujiwara Takahiro、Okada Yasushi、Yamamoto Masaki、Miyawaki Atsushi
    • 雑誌名

      Nature Methods

      巻: 21 ページ: 648-656

    • DOI

      10.1038/s41592-023-02085-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Percolation-induced gel-gel phase separation in a dilute polymer network2023

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Shohei、Iwanaga Yasuhide、Uneyama Takashi、Li Xiang、Hojo Hironori、Fujinaga Ikuo、Katashima Takuya、Saito Taku、Okada Yasushi、Chung Ung-il、Sakumichi Naoyuki、Sakai Takamasa
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 22 ページ: 1564~1570

    • DOI

      10.1038/s41563-023-01712-z

    • 査読あり
  • [学会発表] データ駆動・AI駆動を中心とした デジタルトランスフォーメーションによる生命科学研究の革新 (バイオDX)2024

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      「リモートバイオDX」キックオフシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 一分子・超解像蛍光顕微鏡法の開発と細胞生物学研究への応用2024

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      第16回中谷賞授賞式
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞内のありのままを見て理解するための最先端顕微鏡イメージング技術とその応用2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      CKD New Horizon Conference
    • 招待講演
  • [学会発表] 生命科学研究の核死因に向けたバイオDXの挑戦2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      第75回日本生物工学会大会シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Challenging the limits of live cell optical microscopy imaging2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      京都大学白眉プロジェクト2022年次報告会特別招待講演
    • 招待講演
  • [学会発表] Tackling the mystery of velocity of fast axonal transport2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      第49回内藤コンファレンス
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超解像顕微鏡の活用法~生細胞内でオルガネラ・分子・細胞状態を観察する~2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      日本腎臓学会学術総会特別講演
    • 招待講演
  • [学会発表] AI駆動を中心としたデジタルトランスフォーメーションによる生命科学研究の革新(バイオDX)2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 康志
    • 学会等名
      日本内科学会講演会パネルディスカッション
    • 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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